package com.xiongtian.queue;

import java.util.Scanner;

/**
 * @author xiongtian
 * @version 1.0
 * @date 2021/2/17 17:48
 * 环形的数组队列
 * 思路：
 * 1. front变量的含义做一个调整：front就指向队列的第一个元素，也就是说arr[front]就是队列的第一个元素
 * front的初始值=0
 * 2. rear变量的含义做一个调整：rear指向队列的最后一个元素的后一个位置，因为希望空出一个空间作为约定，
 * rear的初始值=0
 * 3. 当队列满时，条件是(rear + 1) % maxSize = front 【满】
 * 4. 队列的判空条件为：rear=front 【空】
 * 5. 当我们这样分析，队列中有效的数据的个数(rear+maxSize-front)%maxSize
 */
public class CircleArrayQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 测试
        System.out.println("测试数组模拟环形队列的案例");
        // 1. 创建一个对象
        CircleArrayQueue arrayQueue = new CircleArrayQueue(4); // 其队列的最大有效数据数是3
        char key = ' '; // 接收用户的输入
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        while (loop) {
            System.out.println("s(show):显示队列");
            System.out.println("e(exit):退出程序");
            System.out.println("a(add):添加数据到队列");
            System.out.println("g(get):从队列取出数据");
            System.out.println("h(head):查看队列头的数据");
            key = scanner.next().charAt(0);//接受一个字符
            switch (key) {
                case 's': // 展示数据
                    arrayQueue.showQueue();
                    break;
                case 'a': // 添加数据
                    System.out.println("请输入一个数字：");
                    int value = scanner.nextInt();
                    arrayQueue.addQueue(value);
                    break;
                case 'g': // 取出数据
                    try {
                        int res = arrayQueue.getQueue();
                        System.out.printf("取出的数据是%d\n：", res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h': // 查看队列头的数据
                    try {
                        int res = arrayQueue.getQueue();
                        System.out.printf("队列头的数据是：%d\n", res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'e': // 程序退出
                    scanner.close();
                    loop = false;

                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出！");
    }
}

class CircleArrayQueue {
    private int maxSize; // 表示数组的最大容量

    private int front;   // 队列头

    private int rear;    // 队列尾

    private int[] arr;   // 该数组用于存放数据，模拟队列

    public CircleArrayQueue(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        arr = new int[maxSize];
    }

    // 判断队列是否满
    public boolean isFull() {
        return (rear + 1) % maxSize == front;
    }

    // 判断队列是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return front == rear;
    }

    // 添加数据到队列
    public void addQueue(int n) {
        // 判断数据是否满
        if (isFull()) {
            System.out.println("队列已满，不能加入数据！");
            return;
        }
        // 直接将数据加入
        arr[rear] = n;
        // 将rear后移，这里必须考虑取模
        rear = (rear + 1) % maxSize;
    }

    // 获取队列的数据
    public int getQueue() {
        // 判断队列是否空
        if (isEmpty()) {
            // 通过抛出异常来处理
            throw new RuntimeException("队列空，不能取数据！");
        }
        int res = arr[front];
        front = (front + 1) % maxSize;
        return res;
    }

    // 显示队列的所有数据
    public void showQueue() {
        // 遍历
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列为空，没有数据！");
        }
        // 思路：从front开始
        for (int i = front; i < front + size(); i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
        }
    }

    // 求出当前队列有效数据的个数
    public int size() {
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
    }

    // 显示队列的头数据，注意不是取出数据
    public int headQueue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列为空，没有数据~~");
        }
        return arr[front];
    }
}